数电实验(软件工程)

数字电路与逻辑 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验(shíyàn)第一页，共69页。一、实验(shíyàn)目的和要求通过实验可巩固和扩充学过的理论知识。更重要的是通过实验训练，使同学掌握必要的实验技能和培养科学的实验作风。本课程要求学生(xuésheng)了解所用仪器，熟练使用仪器，具备对基本电路的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和设计。拟定实验步骤，对电路进行必要的检测，查出故障与排除故障的能力，综合实验结果与写实验报告的能力。第二页，共69页。一、实验(shíyàn)目的和要求要求独立完成设计、安装(ānzhuāng)、调整、测试的全过程。提高能力。实验中遇到问题自行解决。第三页，共69页。二、预习(yùxí)为了按质、按量、按时完成每一个实验(shíyàn)，做实验(shíyàn)之前要求先预习。做好预习报告。预习报告要求按照教材要求的实验(shíyàn)内容，掌握解实验(shíyàn)原理，先做好设计，拟定实验(shíyàn)步骤。如果预习报告作的好，可在实验(shíyàn)过程中将实验(shíyàn)数据直接填入预习报告。作为正式的实验(shíyàn)报告。不必再花时间写实验(shíyàn)报告。第四页，共69页。三、上课(shàngkè)时间:二小时上课时：固定座位，不要随意走动，不要大声喧哗。每做完一个内容，先不要拆电路，待老师(lǎoshī)检查合格后签字才能做下一个内容。下课时间到，即停止做实验。离开实验室，要老师(lǎoshī)检查签字。未做完的实验可抽时间补做。第五页，共69页。三、上课(shàngkè)实验器件：一次发给你们，请妥善保管。到课程考试结束(jiéshù)，交回实验室，发多少，交回多少。损坏照价赔偿。第六页，共69页。四、写实验报告要求：（1）实验目的（2）原理（3）实验内容(nèiróng)（4）所用仪器及器件（5）分析第七页，共69页。五、实验(shíyàn)考试第15周补作实验(shíyàn)。第16周考试：考试时间：三小时。内容：方式：题目当场抽签，当场设计，当场作实验，当场写报告。实验(shíyàn)完毕要 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 实验(shíyàn)所用时间。第17周补考。第八页，共69页。六、所用(suǒyònɡ)主要仪器1、数电实验(shíyàn)箱2、函数发生器3、示波器4、万用表第九页，共69页。实验(shíyàn)一TTL与非门的静态参数测试一、器件使用(shǐyòng)1、集成芯片的使用(shǐyòng)1234567地141312111098Vcc74LS00注意：TTL门电路对电源(diànyuán)电压VCC要求较严，VCC只允许在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件，低于4.5V器件的逻辑功能不正常。第十页，共69页。2、实验箱（电位器）3、万用表4、示波器二、实验内容每块74LS00包含4个与非门，前面(qiánmian)的内容选其中的一个进行测试。高电平输入电流IIH较小，难以测量，测不出则以0µA记录。第十一页，共69页。集成电路的功耗和集成密度密切相关。功耗大的的元器件则集成度不能很高。当输出端空载,门电路输出低电平时电路的功耗称为(chēnɡwéi)空载导通功耗Pon。当输出端为高电平时，电路的功耗称为(chēnɡwéi)空载截止功耗Poff。平均功耗P=(Pon+Poff)/2。例如74H系列TTL门电路，平均功耗为22毫瓦。而CMOS门电路平均功耗在微瓦数量级。第十二页，共69页。电压(diànyā)传输特性第十三页，共69页。平均(píngjūn)传输延迟时间tpd用七个与非门构成环形振荡器至示波器波形(bōxínɡ)tV第十四页，共69页。实验二组合逻辑电路分析(fēnxī)与设计其中(qízhōng)内容5选做一、电路故障排除：（1）电源、接地(jiēdì)是否正确。（2）断线或接触不稳的判断：除非是悬空，否则，如果测得电压1.4伏左右。（3）线路连接错误。（4）设计错误。第十五页，共69页。实验二组合逻辑电路(luójídiànlù)分析与设计内容1：将四位(sìwèi)二进制码B3B2B1B0码转换为四位(sìwèi)循环码G3G2G1G0。逻辑函数式：G3=B3G2=B3B2+B3B2G1=B2B1+B2B1G0=B1B0+B1B0用与非门实现(shíxiàn)G2=B3B2.B3B2G1=B2B1.B2B1G0=B1B0.B1B0用异或门实现G2=B3⊕B2G1=B2⊕B1G0=B1⊕B0第十六页，共69页。二、实验内容(nèiróng)1、设计转换(zhuǎnhuàn)电路自行设计B3B2B1B0G3G2G1G0输入(shūrù)二进制码输出循环码第十七页，共69页。转换(zhuǎnhuàn)电路B3B2B1B0接模拟(mónǐ)开关接0-1显示器G3G2G1G0第十八页，共69页。接0-1显示器3、74LS197构成16进制计数器作为代码(dàimǎ)转换电路的输入信号74LS197QDQCQBQACPA手动单步(dānbù)脉冲CrLD11QDQCQBQA0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111CPB第十九页，共69页。转换(zhuǎnhuàn)电路B3B2B1B0接0-1显示器74LS197QDQCQBQACPA手动单步(dānbù)脉冲CrLD11CPBG3G2G1G0第二十页，共69页。转换(zhuǎnhuàn)电路B3B2B1B0接示波器74LS197QDQCQBQACPA(接函数发生器）连续(liánxù)脉冲（10KHz）CrLD114.动态(dòngtài)测试1S1CPBG3G2G1G0第二十一页，共69页。电压波形图之间相位测试两路输入，VerticalMode置AltTriggeringMode置AUTO，或NORMTriggeringMode置CH1或CH2如果波形图不稳(bùwěn)或不出现则可调LEVEL第二十二页，共69页。CPG1G2G3G00000100011000100第二十三页，共69页。下周实验(shíyàn)实验三利用MSI设计组合(zǔhé)逻辑电路第二十四页，共69页。实验(shíyàn)三利用MSI设计组合逻辑电路要求：内容1，内容2作完要分别检查(jiǎnchá)。内容1：1、自己设计2、静态测试。注意接电源，接地，附加控制端应接低电平。S1S0ABY00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110001011101101100BA+BA⊕BAS1S0Y00110101第二十五页，共69页。74LS151实现(shíxiàn)的逻辑关系第二十六页，共69页。CPB(QA)A(QB)S0(QC)S1(QD)Y3、动态测试(cèshì)。74LS197接成16进制计数器，观测输出波形。第二十七页，共69页。内容(nèiróng)二：1、原理：ABCF0F1F2F3F4F5F6F7000001010011100101110111D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D00000000D第二十八页，共69页。3、线路连接(liánjiē)，按教材提示连接(liánjiē)。注意：地址输入端A、B、C与A2、A1、A0的连接(liánjiē)顺序。4、静态测试地址输入端接模拟开关，输出端接0-1显示器。对照真值表检测。5、动态测试用74LS197连接(liánjiē)成8进制。其输出作为地址输入端。观测记录输入输出波形。第二十九页，共69页。A0A1A2第三十页，共69页。实验三利用MSI设计(shèjì)组合逻辑电路内容(nèiróng)1：由功能表写出逻辑式：内容2：按教材(jiàocái)提示连接第三十一页，共69页。实验四译码显示(xiǎnshì)电路1、七段发光二极管数码管实验箱上数码管是共阴极，注意两个公共端已经相连，实验时连接一个即可。2、BCD码七段译码驱动器74LS48，本身已有上拉电阻。实验时不必另接。3、四位(sìwèi)双向移位寄存器74LS194功能见本实验附表（2）其功能有：第三十二页，共69页。（1）S1=S0=0，保持原来的状态不变（2）S1=0，S0=1，右移DSR为右移送数端，当脉冲到来时，其状态变化(biànhuà)情况。DSR→Q0→Q1→Q2→Q3Q0n+1=DSRQ1n+1=Q0Q2n+1=Q1Q3n+1=Q2第三十三页，共69页。（2）S1=1，S0=0，左移DSL为左移送(yísònɡ)数端，当脉冲到来时，其状态变化情况。Q0←Q1←Q2←Q3←DSLQ0n+1=Q1Q1n+1=Q2Q2n+1=Q3Q3n+1=DSL第三十四页，共69页。（3）S1=1，S0=1，并行送数D0、D1、D2、D3为并行送数端，当脉冲到来(dàolái)，其状态变化情况。Q0n+1=D0Q1n+1=D1Q2n+1=D2Q3n+1=D3第三十五页，共69页。设计灭灯电路。当输入(shūrù)为伪码即输入(shūrù)为1010—1111时，时灭灯输入(shūrù)IB有效即IB=0，显示电路灭灯。00110000111111110001101100011011A3A2A1A0f=A3+A2A1f=A3.A2A1实验(shíyàn)四译码显示电路第三十六页，共69页。4设计伪码灭灯电路(diànlù)自己设计。第三十七页，共69页。YaYbYcYdYeYfYg74LS48A3A2A1A0LTIBRIB5V接模拟(mónǐ)开关Q0Q1Q2Q3S1DSRS0D0D1D2D3Cr5VQQR1c1JK5V接模拟(mónǐ)开关CP接连续(liánxù)脉冲1-2Hz5V接0-1显示器注意：启动节拍发生器时，应先清零，即将清零模拟开关放置在低电平，待清零置数后，清零模拟开关放置在高电平。cccccccc15V伪码灭灯电路第三十八页，共69页。实验五组合电路中的竞争(jìngzhēng)与冒险第三十九页，共69页。1、F=AB+BCD+ACD要求只有原变量输入即实现时不能用模拟开关的反变量，要实现反变量，用非门。没有非门，可用与非门。要能观察到竞争冒险现象，实现时应尽可能使同一变量的经过(jīngguò)两条路径到达同一点时，两条路径相差的门数尽可能多。F=AB.CBD.AD按上式画逻辑图（自己(zìjǐ)画）2、写出真值表111111110001101100011011ABCD第四十页，共69页。3、静态测试验证(yànzhèng)真值表。4、观测A的险象。中值宽度(kuāndù)毛刺(máocì)幅度第四十一页，共69页。5、6、判断险象是否影响下一级电路的正常工作(gōngzuò)，应看毛刺的幅度大小。1FCFF’F’（5）（6）7、同内容48、使用(shǐyòng) 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 AB+AC+BC=AB+AC本实验(shíyàn)中F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD冗余项第四十二页，共69页。实验(shíyàn)六同步计数器的设计实验内容2一设计(shèjì)按要求自己设计(shèjì)第四十三页，共69页。实验内容(nèiróng)二一、设计（1）根据实验要求可以的该特殊十二进制计数器状态转换图。0001→0010→0011→0100→0101→0110↑↓1100←1011←1010←1001←1000←011143-48隐藏(yǐncáng)第四十四页，共69页。（2）确定电路所需触发器数目(shùmù)有效状态为m=12，求所需触发器数目(shùmù)n。2n≥m=12可得n=4（3）画出次态卡诺图1011110010101001xxx00010111100001100101001101000010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n第四十五页，共69页。（4）求出每个触发器的状态方程1001xxx11001100X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1010xxx01010101X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n0100xxx01011010X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111xxx00100000X0001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0nQ0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3第四十六页，共69页。(5)求各触发器的驱动(qūdònɡ)方程Q0n+1=Q0Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1Q2n+1=Q1Q0Q2+(Q3Q1+Q3Q0)Q2Q3n+1=Q2Q3+Q2Q1Q0Q3J0=K0=1J1=K1=Q0J2=Q1Q0，K2=Q3Q1+Q3Q0=Q3Q1Q0J3=Q2Q1Q0，K3=Q2第四十七页，共69页。（6）检查(jiǎnchá)自启动1011110010101001001100000010000101111000011001010011010000100010001101100011011Q3nQ2nQ1nQ0n1111↓000011011111↓↓↓0001→0010→0011→0100→0101→0110↑↓1100←1011←1010←1001←1000←0111Q3Q2Q1Q0第四十八页，共69页。（7）画出逻辑图Q0Q1Q2Q3第四十九页，共69页。二、实验1、电源：一般为5±（1）如果将电源接入电路后稳压源为零及指示灯暗，而将电源连线拔出，则稳压源正常及指示灯变亮，则可断定，你连接的电路中有短路现象。（2）如果低电平时“0-1”显示器微亮，高电平时更亮，则可断定接地有问题。2、时序逻辑器件，不能以悬空代替高电平。3、时序逻辑器件的清零端和置1端。如果是低电平有效，则正常工作时这两端都接1。反之如果是高电平有效，则正常工作时这两端都接。0。4、用示波器观察和记录波形：一般是比较两个波形的相位关系(guānxì)。待观察信号分别接入CH1、CH2VerticalMode置“ALT”第五十页，共69页。TriggeringMode置“NORM”或“AUTO”TriggeringSource，置CH1或“CH2”若波形不显示或不稳定则可调“LEVEL”5、电路故障：（1）电源、接地是否正确(zhèngquè)。（2）断线或接触不稳的判断：除非是悬空，否则，如果测得电压1.4伏左右。（3）线路连接错误。（4）设计错误。（5）元器件使用不当或功能不正常（6）仪器（主要指数字电路实验箱）和集成器件本身出现故障。第五十一页，共69页。6、故障检查（1）查线法：由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时，复查电路连线为排除故障的有效 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。应着重注意：有无漏线、错线，导线与插孔接触是否可靠，集成电路是否插牢、集成电路是否插反等。（2）观察法：用万用表直接测量各集成块的Vcc端是否加上电源电压(diànyā)；输入信号、时钟脉冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象，然后对某一故障状态，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判断出是否是插座板、集成块引脚连接线等原因造成的故障。第五十二页，共69页。（3）动态跟踪检查法对于时序电路，将触发器的输出接0-1显示器，输入时钟信号，观察状态变化。如发现某个(mǒuɡè)触发器该触发而没有触发，则可判断该触发器有问题。（a）检查该触发器输入端连接是否正确。（b）这时将状态停留在错误的状态的前一个状态，用万用表测量该触发器的输入端状态。根据输入端状态，如果触发器该翻转而没有翻转，则判断触发器本身故障，应更换器件。以上检查故障的方法，是指在仪器工作正常的前提下进行的，如果实验时电路功能测不出来，则应首先检查供电情况，若电源电压已加上，便可把有关输出端直接接到0—1显示器上检查，若逻辑开关无输出，或单步CP无输出，则是开关接触不好或是内部电路坏了，否则，一般就是集成器件坏了。第五十三页，共69页。实验(shíyàn)七计数译码显示综合实验(shíyàn)QAQBQCQD74LS160（2）CPABCDQAQBQCQD74LS160（1）CPABCDabcdefg74LS48（2）A0A1A2A3abcdefg74LS48（1）A0A1A2A3QCCS1S20LD&CPS1S21LD1CrCr1LTIB/YBRIBRLTIB/YBRIBR111第五十四页，共69页。实验(shíyàn)八8421码检测电路的设计一、设计1、求原始状态转换图设电路输入为x，电路输出为F，当输入为非法码时输出为1，否则(fǒuzé)输出为0。假设起始状态S0，从该状态开始根据输入是0还是1，将分别转换到两个不同的状态S1和S2，从S1和S2接收第二个码元，又根据是0还是1又各自转换到两个不同的新状态。然后再接收第三、第四码元。在接收第四个码元后，根据所接收的代码是否是非法码而确定其输出是否是1，并回到初始状态S0，准备接受新的一组码组。第五十五页，共69页。S0S1S2S3S4S6S5S7S8S9S10S11S12S13S14S0S0S0S0S0S0S0S0Sx/F0/01/00/00/00/01/0S0S0S0S0S0S0S0S01/01/00/01/00/01/00/01/00/01/00/01/10/01/10/01/10/01/00/01/10/01/10/01/18421码检测器原始(yuánshǐ)状态图第五十六页，共69页。原始(yuánshǐ)状态转换表x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S等效状态是输入相同(xiānɡtónɡ)输出相同(xiānɡtónɡ)并且次态也相同(xiānɡtónɡ)。等效状态可以合并。第五十七页，共69页。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S9/0S10/0S5S11/0S12/0S6S13/0S14/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S2、状态(zhuàngtài)化简（找出等效状态(zhuàngtài)合并）S8、S9、S10、S12、S13、S14为等效状态，合并为S8，在出现这些状态的地方用S8代替(dàitì)。S7和S11等效合并后用S7表示。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1S9S0/0S0/1S10S0/0S0/1S11S0/0S0/0S12S0/0S0/1S13S0/0S0/1S14S0/0S0/1Sn+1S第五十八页，共69页。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S5/0S6/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SS3和S5等效(děnɡxiào)，合并为S3S4和S6等效(děnɡxiào)，合并为S4x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S5S7/0S8/0S6S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1S第五十九页，共69页。x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1SS1和S2等效(děnɡxiào)合并为S1x01S0S1/0S2/0S1S3/0S4/0S2S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1S第六十页，共69页。x01S0S1/0S1/0S1S3/0S4/0S3S7/0S8/0S4S8/0S8/0S7S0/0S0/0S8S0/0S0/1Sn+1S令S0=A，S1=B，S3=C，S4=D，S7=E，S8=Fx01AB/0B/0BC/0D/0CE/0F/0DF/0F/0EA/0A/0FA/0A/1Sn+1S第六十一页，共69页。3、状态(zhuàngtài)分配XXEFBCDA0100011011Q3nQ2nQ1n即A=000、B=010、C=011D=001、E=101、F=100代入简化(jiǎnhuà)状态表。x01000010/0010/0010011/0001/0011101/0100/0001100/0100/0101000/0000/0100000/0000/1Q3nQ2nQ1nx01AB/0B/0BC/0D/0CE/0F/0DF/0F/0EA/0A/0FA/0A/1Sn+1SA=000、B=010、C=011D=001、E=101、F=100第六十二页，共69页。4、由状态(zhuàngtài)转换表可得次态卡诺图x01000010/0010/0010011/0001/0011101/0100/0001100/0100/0101000/0000/0100000/0000/1Q3nQ2nQ1n001/0100/0100/0010/0xxx/xxxx/x000/0000/1xxx/xxxx/x000/0000/0011/0101/0100/0010/00001101100011011XQ3nQ2nQ1n第六十三页，共69页。5、由次态卡诺图求各触发器的状态方程001/0100/0100/0010/0xxx/xxxx/x000/0000/1xxx/xxxx/x000/0000/0011/0101/0100/0010/00001101100011011XQ3nQ2nQ1n1000xx00xx0011000001101100011011XQ3nQ2nQ1n0001xx00xx0010010001101100011011XQ3nQ2nQ1n0110xx00xx0001100001101100011011XQ3nQ2nQ1nQ1n+1=Q2Q1+XQ2Q1Q2n+1=Q3Q2Q1+XQ2Q1Q3n+1=Q3Q1第六十四页，共69页。6、由状态方程求驱动(qūdònɡ)发方程Q1n+1=Q2Q1+XQ2Q1Q2n+1=Q3Q2Q1+XQ2Q1Q3n+1=Q3Q1J1=Q2,K1=XQ2J2=Q3Q1,K2=XQ1J3=Q1,K3=1求输出(shūchū)方程0000xx01xx0000000001101100011011XQ3nQ2nQ1nF=XQ3Q1第六十五页，共69页。7、画逻辑图第六十六页，共69页。一、实验(shíyàn)1、静态测试F’检测(jiǎncè)电路D74LS74F至显示(xiǎnshì)1XCPCrR=1S=1接实验箱单步脉冲接模拟开关接模拟开关Q3Q2Q1接0-1显示器测试时注意：（1）每次测试试都应该从初始状态开始即从A状态开始。（2）码组的输入从低位开始如检测1011则输入顺序为1101。（3）每输入一个码元即将X所连接的模拟开关放置相应的状态。再输入一个脉冲。故检测一组码元要四个脉冲。（4）观察检测电路输出状态是否是按状态转换表变化。第六十七页，共69页。2、动态(dòngtài)测试F’检测电路D74LS74F至显示1XCP74LS160CrQB(x)R=1S=1第六十八页，共69页。下周实验九内容(nèiróng)555定时器的典型应用（1）构成单稳态触发器（2）构成多谐振荡器（5）组成施密特触发器第六十九页，共69页。